【清洁低碳转型】沈阳:打造东北地区绿色低碳供暖示范
文/特约记者 秦宏伟 陈龙
11月1日,沈阳迎来了2024年冬季采暖季。此前一天,沈阳市人民政府印发《国家碳达峰试点(沈阳)实施方案》,明确打造东北地区绿色低碳供暖示范,建设清洁低碳高效供暖体系,因地制宜优化城区、乡镇、农村供热体系,大力发展可再生能源和工业余热供暖,实现城市低碳化集中供热。
沈阳市地处我国五大气候区中的严寒地区,冬季受来自高纬内陆的北风影响,寒冷干燥且时间漫长,采暖季从每年11月1日至次年3月31日,共计151天。
该市对绿色低碳供暖的探索始于十多年前,2016年年初,辽宁省首个风电清洁供暖试点项目在沈阳市法库县完成建设。项目利用电储能锅炉,在夜间消耗低谷时段电力储热供暖,供热总面积为20万平方米,年供暖电量达到2000万千瓦时。
2017年年底,国家能源局印发《北方地区冬季清洁取暖规划(2017—2021年)》,明确了“可再生能源资源丰富地区可充分利用存量机组发电能力,重点利用低谷时期的富余风电,推广电供暖”等目标。辽宁等北方14个省(区、市)以及河南省部分地区被纳入规划。
2022年,沈阳市对《沈阳市城市供热规划(2017年—2025年)》进行了修订,并设定了目标:清洁取暖率从38%到2025年增加到100%,清洁能源供热比例从4.2%力争到2025年增加到20%,并努力争取到2030年进一步增加到32%。
此后,沈阳从两方面发力推进绿色低碳供暖——在热源侧以“清洁低碳”为重点,在输配和用户侧重点实现“高效节能”。近年来,国网沈阳供电公司与政府相关部门紧密协作,加快推进“煤改电”工作,助力沈阳实现“绿色低碳供暖示范”的目标。
打造多元清洁供给方式
从能源供给结构上看,沈阳市中心城区的供热燃料主要是煤炭,热电厂、热源厂、锅炉房等均以煤炭为主要燃料。该市清洁能源供热占比仅为4.1%,主要包括污水源热泵、地源热泵、天然气、电能、太阳能等。其中,地源热泵和污水源热泵的占比达到了80%。
扩大清洁能源的供给来源是沈阳绿色低碳供暖需要解决的首要问题。修订后的《沈阳市城市供热规划(2017年—2025年)》明确,未来沈阳城市供热系统将在保障供热安全的前提下,持续以清洁低碳发展为导向,逐步构建清洁能源、超低排放标准的大型燃煤热源、远距离长输供热三大类供热方式协同应用的供热格局,且“优先采用天然气、电蓄热锅炉、地(水)源热泵、污水源热泵、生物质等清洁能源供热方式补充燃煤供热缺口和新增负荷需求”。
不难看出,“多元化”是该市拓展清洁能源供热渠道的主要手段。在规划明确的各类清洁能源中,天然气是最重要的新增供给,到2030年年底,该市天然气供暖面积将新增5210万平方米。
据统计,沈阳市目前有各类干线、支线天然气长输管道13条,总输气能力为170亿立方米。“十四五”期间,该市将在秦沈线、大沈线管道天然气、辽河油田气、沈阳采气厂气和沈阳蜡化厂气源,以及液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)基础上,实现多气源发展及建设,引进营口LNG接收站、大连LNG接收站、省外LNG、中俄东线和大唐煤制天然气等气源。根据规划,中俄东线、大唐煤制天然气、蜡化等气源每年将向沈阳实现供气约40亿立方米。
在保障气源的基础上,沈阳还鼓励在公共建筑和新建建筑中推广使用燃气锅炉供热,同时鼓励居民用户采用更加灵活的燃气壁挂炉供热。
电能是沈阳的另一大热能供给来源。近年来,国网沈阳供电公司助力当地政府推进“电采暖”改造。2022年以来,该公司依据配电网建设改造的技术原则,综合考虑实施无功补偿升级、增容及分台改造、导线扩容改造等措施,稳妥有序安排配电网改造项目,累计新建及改造配电线路超2000千米,累计完成“电采暖”用户接入16.73万户。
根据国网沈阳供电公司配网部副主任李忠海的介绍,今年年内,该公司已经完成11.36万户的改造,其中煤改电部分8.68万户,清洁取暖“煤改电”用户接入数量,超过2022、2023年两年的总和。
根据规划,到2030年年底,该市电蓄热锅炉供暖面积将新增4440万平方米。除热电厂内大型电蓄热锅炉外,该市还将根据电力基础设施情况,将部分仅在白天运行的学校、办公建筑等改为电蓄热供热,即利用夜间谷电蓄热,白天进行供热。
引入储热技术和负荷管理
根据国家能源局今年7月发布的数据,截至2023年年底,我国北方地区清洁取暖率已近80%,较2016年提高超过40个百分点。国家能源局相关部门表示,北方地区清洁取暖的工作重心已逐步由大规模提高清洁供暖比重为主,转到巩固存量和有序新增。
“巩固存量”,即加强北方地区清洁取暖供应保障,这既离不开能源基础设施的持续优化和升级,也需要引入储热等技术手段。《国家碳达峰试点(沈阳)实施方案》明确,应“推广空气源、地源、污水源热泵等供热技术规模化应用,与谷电蓄热、电锅炉供热等形成多能耦合的节能改造模式”。
当前,沈阳市已经开始从电蓄热入手进行相关实践。今年冬季,位于沈阳市皇姑区的辽宁友谊宾馆就借助电蓄热技术,实现了环保与能效的双重提升。根据国网沈阳供电公司相关人士介绍,该宾馆安装了6组总功率达1.12万千瓦的10千伏电蓄热储能炉,为约4万平方米的区域供暖。系统在夜间电力低谷时段运作,可以将蓄热体加热至接近800摄氏度的高温,同时满足建筑物在低谷时段的供暖需求。在平电时段和峰电时段,系统可依靠蓄热体的余温继续供暖,确保热能供应不间断。
与传统的燃煤锅炉相比,电蓄热设备在运行过程中不产生污染和噪音,且自动化程度高,能够灵活调整供热方式,可有效平衡用电负荷的峰谷差,降低单位时间的用电量,在节约成本的同时提高能源利用的效率。
随着清洁能源在供暖系统中所占比例的提高,为了确保供暖系统的稳定性和提高能效,负荷侧管理在近年被广泛关注。《国家碳达峰试点(沈阳)实施方案》明确提出,实施供热管网低碳化、智能化改造,加快城镇智慧供热系统建设,每年改造供热管网长度50千米以上。
近年来,智能化和数字化管理模式已经在沈阳市的供暖中发挥作用,恒久安泰智慧综合能源管理平台就是其中之一。该平台能够实时监控炉心温度、电表数据、蓄热丝状态、供回水温度等关键参数。通过嵌入中国气象网的天气数据和建筑物围护结构数据,平台能够根据天气变化和用热需求自动计算出供热所需用电量,并在夜间按需储能。
平台的精细化管理体现在逆向供热和分时分区供热上。与传统热网相比,智能供热系统能够根据实际需求进行供热。通过在供热单位安装温度采集器,实时反馈室温,人工智能系统能够自动调节参数,实行精准供热,确保室温控制在20摄氏度左右。
10月下旬召开的2024—2025年供暖季全国能源保供会议上,国家发展改革委相关部门表示,要“压实地方属地责任和企业主体责任,加强北方地区清洁取暖供应保障,快速处置保暖保供个案问题,做细做实电力、天然气负荷管理预案”。沈阳市在负荷侧进行的多项尝试,在提升供热效率的同时,也为更多绿色低碳供暖平台的搭建提供了参考。
(编辑:张越月)